电火花加工工艺及实例ppt

相接，轮廓形状不同，结构复杂。这就使得加工中电极的长
度和型面损耗不一，故损耗规律复杂，且电极的损耗不可能 由进给实现补偿，因此型腔加工的电极损耗较难进行补偿。
(3) 材料去除量大，表面粗糙度要求严格。
(4) 加工面积变化大，要求电规准的调节范围相应也大。
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根据电火花成型加工的特点，在实际中通常采用如下方 法： 1. 单工具电极直接成型法(如图4-7所示) 单工具电极直接成型法是指采用同一个工具电极完成模 具型腔的粗、中及精加工。
电极可以由直柄形的工具电极用“王水”酸洗、腐蚀而
成。机床操作人员应根据模具工件的技术要求和电火花 加工的工艺常识，灵活运用阶梯工具电极的技术，充分
发挥穿孔电火花加工工艺的潜力，完善其工艺技术。
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4.1.2 电火花成型加工方法
电火花成型加工和穿孔加工相比有下列特点：
(1) 电火花成型加工为盲孔加工，工作液循环困难，电蚀 产物排除条件差。 (2) 型腔多由球面、锥面、曲面组成，且在一个型腔内常 有各种圆角、凸台或凹槽，有深有浅，还有各种形状的曲面
(2) 无须另外制作电极。
(3) 无须修配工作，生产率较高。 (4) 电极一定要粘结在冲头的非刃口端(见图4-5)。 4. 阶梯工具电极加工法 阶梯工具电极加工法在冷冲模具电火花成型加工
中极为普遍，其应用方面有两种：
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(1) 无预孔或加工余量较大时，可以将工具电极制作为阶 梯状，将工具电极分为两段，即缩小了尺寸的粗加工段和保 持凸模尺寸的精加工段。粗加工时，采用工具电极相对损耗 小、加工速度高的电规准加工，粗加工段加工完成后只剩下 较小的加工余量(如图4-6(a)所示)。精加工段即凸模段，可采 用类似于直接法的方法进行加工，以达到凸凹模配合的技术 要求(如图4-6(b)所示)。
精加工段 工具电极 (冲头)
精加工段
工具电极 (冲头)
冲头 工具电极
工件 粗加工段 粗加工段 工件 精加工段 工件 粗加工段
(a)
(b)
(c)
图4-6 用阶梯工具电极加工冲模
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除此以外，可根据模具或工件不同的尺寸特点和尺 寸，要求采用双阶梯或多阶梯工具电极。阶梯形的工具
对普通的电火花机床，在加工过程中先用无损耗或低损
耗电规准进行粗加工，然后采用平动头使工具电极做圆周平 移运动，按照粗、中、精的顺序逐级改变电规准，进行侧面 平动修整加工。在加工过程中，借助平动头逐渐加大工具电 极的偏心量，可以补偿前后两个加工电规准之间放电间隙的 差值，这样就可完成整个型腔的加工。
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(a) 加工前
(b) 加工后
(c) 配制凸模
图4-3 间接法
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间接法的优点是： (1) 可以自由选择电极材料，电加工性能好。
(2) 因为凸模是根据凹模另外进行配制，所以凸模和凹
模的配合间隙与放电间隙无关。 间接法的缺点是：电极与凸模分开制造，配合间隙难 以保证均匀。
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粗加工电极
粗加工电极
粗加工电极
(a) 粗加工
(b) 精加工型腔(左侧)
(c) 精加工型腔(右侧)
图4-7 单工具电极直接成型法
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单电极平动法加工时，工具电极只需一次装夹定位，避免 了因反复装夹带来的定位误差。但对于棱角要求高的型腔，加 工精度就难以保证。 如果加工中使用的是数控电火花机床，则不需要平动头， 可利用工作台按照一定轨迹做微量移动来修光侧面。 2. 多电极更换法(如图4-8所示) 对早期的非数控电火花机床，为了加工出高质量的工件， 多采用多电极更换法。 多电极更换法是指根据一个型腔在粗、中、精加工中放电 间隙各不相同的特点，采用几个不同尺寸的工具电极完成一个 型腔的粗、中、精加工。在加工时首先用粗加工电极蚀除大量 金属，然后更换电极进行中、精加工；对于加工精度高的型腔， 往往需要较多的电极来精修型腔。
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4.2 电火花加工准备工作
4.2.1 电极准备 1. 电极材料选择 从理论上讲，任何导电材料都可以做电极。但由第三 章所述，不同的材料做电极对于电火花加工速度、加工质 量、电极损耗、加工稳定性有重要的影响。因此，在实际 加工中，应综合考虑各个方面的因素，选择最合适的材料 做电极。 目前常用的电极材料有紫铜(纯铜)、黄铜、钢、石墨、 铸铁、银钨合金、铜钨合金等。
2．直接法 直接法适合于加工冲模，是指将凸模长度适当增加，
先作为电极加工凹模，然后将端部损耗的部分去除直接成
为凸模(具体过程如图4-4所示)。直接法加工的凹模与凸模 的配合间隙靠调节脉冲参数、控制火花放电间隙来保证。
直接法的优点是：
(1) 可以获得均匀的配合间隙、模具质量高。 (2) 无须另外制作电极。 (3) 无须修配工作，生产率较高。
(2) 在加工小间隙、无间隙的冷冲模具时，配合间隙小于 最小的电火花加工放电间隙，用凸模作为精加工段是不能实 现加工的，则可将凸模加长后，再加工或腐蚀成阶梯状，使 阶梯的精加工段与凸模有均匀的尺寸差，通过加工规准对放 电间隙尺寸的控制，使加工后符合凸凹模配合的技术要求(如 图4-6(c)所示)。
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第四章 电火花加工工艺及实例
4.1 电火花加工方法 4.2 电火花加工准备工作
4.3 加工规准转换及加工实例
4.4 电火花加工中应注意的一些问题 习题
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4.1 电火花加工方法
电火花加工一般按图4-1所示步骤进行。 由图4-1可以看出，电火花加工主要由三部分组成：电 火花加工的准备工作、电火花加工、电火花加工检验工作。 其中电火花加工可以加工通孔和盲孔，前者习惯称为电火 花穿孔加工，后者习惯上称为电火花成型加工。它们不仅
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d
(a)
(b)
(c)
wk.baidu.com
(d)
(e)
图4-10 侧壁轮流修光法示意图
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在使用手动侧壁修光法时必须注意： (1) 各方向侧壁的修整必须同时依次进行，不可先将一 个侧壁完全修光后，再修光另一个侧壁，避免二次放电将 已修好的侧壁损伤。 (2) 在修光一个周期后，应仔细测量型腔尺寸，观察型 腔表面粗糙度，然后决定是否更换电加工规准，进行下一 周期的修光。 这种加工方法的优点是可以采用单电极完成一个型腔 的全部加工过程；缺点是操作烦琐，尤其在单面修光侧壁 时，加工很难稳定，不易采取冲油措施，延长了中、精加 工的周期，而且无法修整圆形轮廓的型腔。
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凸模刃口 主轴头 凸模 (冲头) 工具电极 (紫铜) 工件 (凹模) 工件 (凹模) 主轴头 主轴头
凸模 (冲头) 工件 (凹模)
凸模刃口
切除部分 (紫铜电极)
(a) 加工前
(b) 加工后
(c) 切除损耗部分
图4-5 混合法
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混合法的特点是： (1) 可以自由选择电极材料，电加工性能好。
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1．间接法 间接法是指在模具电火花加工中，凸模与加工凹模用
的电极分开制造，首先根据凹模尺寸设计电极，然后制造
电极，进行凹模加工，再根据间隙要求来配制凸模。图4-3 为间接法加工凹模的过程。
主轴头 主轴头 主轴头
工具电极 工件 (凹模)
工具电极 工件 (凹模)
凸模 (另制) 工件 (凹模)
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3．分解电极加工法(如图4-9所示) 分解电极加工法是根据型腔的几何形状，把电极分解 成主型腔电极和副型腔电极，分别制造。先用主型腔电极 加工出主型腔，后用副型腔电极加工尖角、窄缝等部位的 副型腔。此方法的优点是能根据主、副型腔不同的加工条 件，选择不同的加工规准，有利于提高加工速度和改善加 工表面质量，同时还可简化电极制造，便于电极修整。缺 点是主型腔和副型腔间的精确定位较难解决。 近年来，国内外广泛应用具有电极库的数控电火花机 床，事先将复杂型腔面分解为若干个简单型腔和相应的电 极，编制好程序，在加工过程中自动更换电极和加工规准， 实现复杂型腔的加工。
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粗加工电极
精加工电极
(a) 粗加工
(b) 更换大电极精加工
图4-8 多电极更换法
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多电极更换加工法的优点是仿型精度高，尤其适 用于尖角、窄缝多的型腔模加工。它的缺点是需要制
造多个电极，并且对电极的重复制造精度要求很高。
另外，在加工过程中，电极的依次更换需要有一定的 重复定位精度。
边火花间隙值为SL，则 L2=L1+2SL
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L1
SL L2
图4-2 凹模的电火花加工
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其中，火花间隙值SL主要取决于脉冲参数与机床的 精度。只要加工规准选择恰当，加工稳定，火花间隙值
SL的波动范围会很小。因此，只要工具电极的尺寸精确，
用它加工出的凹模的尺寸也是比较精确的。 用电火花穿孔加工凹模有较多的工艺方法，在实际 中应根据加工对象、技术要求等因素灵活地选择。穿孔 加工的具体方法简介如下。
是名称不同，而且加工工艺方法有着较大的区别，本章将
分别加以介绍。电火花加工的准备工作有电极准备、电极 装夹、工件准备、工件装夹、电极工件的校正定位等。
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电极准备 材料选择 尺寸设计 加工制作
电极装夹 通用夹具 专用夹具 校正定位 垂直度 平行度 相互定位 检 验 加工时间 加工精度 电极损耗 表面粗糙度 加 工 冲油压力调节 进给调节 规准转换 平动量调节
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图4-9 分解电极加工法
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4．手动侧壁修光法 这种方法主要应用于没有平动头的非数控电火花加工机 床。具体方法是利用移动工作台的X和Y坐标，配合转换加 工规准，轮流修光各方向的侧壁。如图4-10所示，在某型腔 粗加工完毕后，采用中加工规准先将底面修出；然后将工作 台沿X坐标方向右移一个尺寸d，修光型腔左侧壁(如图4-10(a) 所示)；然后将电极上移，修光型腔后壁(如图4-10(b)所示)； 再将电极右移，修光型腔右壁(如图4-10(c)所示)；然后将电 极下移，修光型腔前壁(如图4-10(d)所示)；最后将电极左移， 修去缺角(如图4-10(e)所示)。完成这样一个周期后，型腔的 面积扩大。若尺寸达不到规定的要求，则如上所述再进行一 个周期。这样，经过多个周期，型腔可完全修光。
分析图纸选 择加工方法
工件准备 材料选择 去除余量 热处理 除锈退磁
工件装夹 通用压板 专用夹具
加工参数选择 电参数 脉冲宽度 脉冲间隔 峰值电流 加工电压 加工极性 非电参数 冲油方式 冲油压力 液面高度 加工深度 平动量
图4-1 电火花加工的步骤
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4.1.1 电火花穿孔加工方法 电火花穿孔加工一般应用于冲裁模具加工、粉末冶金 模具加工、拉丝模具加工、螺纹加工等。本节以加工冲裁 模具的凹模为例说明电火花穿孔加工的方法。 凹模的尺寸精度主要靠工具电极来保证，因此，对工 具电极的精度和表面粗糙度都应有一定的要求。如凹模的 尺寸为L2，工具电极相应的尺寸为L1(如图4-2所示)，单
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凸模刃口 主轴头 主轴头 主轴头
工具电极 (冲头) 工件 (凹模)
工具电极 (冲头) 工件 (凹模)
工具电极 (冲头) 工件 (凹模)
凸模刃口
切除部分
(a) 加工前
(b) 加工后
(c) 切除损耗部分
图4-4 直接法
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直接法的缺点是：
(1) 电极材料不能自由选择，工具电极和工件都是磁性材 料，易产生磁性，电蚀下来的金属屑可能被吸附在电极放电间 隙的磁场中而形成不稳定的二次放电，使加工过程很不稳定， 故电火花加工性能较差。
(2) 电极和冲头连在一起，尺寸较长，磨削时较困难。 3. 混合法
混合法也适用于加工冲模，是指将电火花加工性能良好的 电极材料与冲头材料粘结在一起，共同用线切割或磨削成型， 然后用电火花性能好的一端作为加工端，将工件反置固定，用 “反打正用”的方法实行加工。这种方法不仅可以充分发挥加 工端材料好的电火花加工工艺性能，还可以达到与直接法相同 的加工效果(如图4-5所示)。